Elektronegativitetskalkulator - Øjeblikkelige Pauling-skalaværdier

Beregner for elektronegativitet

En elektronegativitetsberegner slår Pauling-skala-værdien for elektronegativitet op for et kemisk grundstof. Elektronegativitet er et mål for, hvor kraftigt et atom trækker elektroner mod sig selv, når det danner en binding med et andet atom. Værktøjet dækker alle 118 grundstoffer: Skriv et navn eller et symbol, så vises grundstoffets symbol, navn og værdi på Pauling-skalaen på en enkel visuel skala.

Hvad er elektronegativitet?

Når to atomer danner en binding, deler de et elektronpar. Elektronegativitet beskriver, hvor ujævnt dette elektronpar deles. Et atom med høj elektronegativitet trækker de fælles elektroner tættere på sig. Et atom med lav elektronegativitet holder mindre fast i dem.

Denne ujævne deling kaldes bindingspolaritet. Den påvirker flere forhold:

• Bindingsstyrke og -længde
• Molekylær polaritet — om et stof opløses i vand eller olie
• Reaktivitet — hvilke reaktioner der sandsynligvis finder sted
• Fysiske egenskaber — kogepunkt, smeltepunkt, opløselighed

Pauling-skalaen

Den mest almindelige elektronegativitetsskala blev skabt af kemikeren Linus Pauling i 1932. Den går fra omkring 0,7 til 4,0. I dette værktøjs data har fluor den højeste værdi, 3,98, og francium den laveste, 0,70.

Pauling udledte værdierne ud fra bindingsenergier, ikke ud fra en direkte fysisk måling. Den oprindelige ligning er:

$\chi_A - \chi_B = 0.102\sqrt{E_{AB} - \frac{E_{AA} + E_{BB}}{2}}$

Her er $\chi_A$ og $\chi_B$ elektronegativiteterne for atom A og B, $E_{AB}$ er bindingsenergien for A–B-bindingen (i kJ/mol), og $E_{AA}$ og $E_{BB}$ er bindingsenergierne for A–A- og B–B-bindinger. Ideen er, at hvis A–B-bindingen er stærkere end gennemsnittet af A–A- og B–B-bindingerne, skyldes den ekstra styrke den ujævne elektrondeling, og størrelsen af denne ekstra styrke viser, hvor stor forskellen i elektronegativitet er.

Denne beregner udfører ikke beregningen med den ligning. Den gemmer en tabel med allerede offentliggjorte Pauling-værdier og slår én værdi op for hver søgning, ligesom en trykt opslags­tabel ville gøre.

Sådan beregnes forskellen i elektronegativitet og bindingstypen

For at vurdere, hvilken type binding der dannes mellem to grundstoffer, slås hvert grundstofs værdi op i beregneren, og det mindste tal trækkes fra det største. En almindelig lærebogsmetode inddeler resultatet i tre grove intervaller:

Disse grænser er en tommelfingerregel og ikke en streng lov. Andre lærebøger placerer grænsen for ionbindinger ved lidt andre værdier. Virkelige bindinger ligger på et kontinuerligt spektrum, og nogle bindinger nær en grænse har blandet karakter.

Eksempel. For at undersøge H–Cl-bindingen søges der efter "H" i beregneren, og værdien 2,20 noteres. Derefter søges der efter "Cl", og værdien 3,16 noteres. Træk fra: 3,16 − 2,20 = 0,96. Da 0,96 ligger mellem 0,4 og 1,8, er H–Cl-bindingen polær kovalent.

Tendenser i elektronegativitet i det periodiske system

To mønstre dækker det meste af det periodiske system:

• På tværs af en periode (fra venstre mod højre) stiger elektronegativiteten. Atomerne får flere protoner, mens de beholder den samme yderste elektronskal, så kernen trækker kraftigere i de fælles elektroner.
• Ned gennem en gruppe (fra top mod bund) falder elektronegativiteten. De yderste elektroner befinder sig længere fra kernen i hver efterfølgende række, hvilket svækker tiltrækningen, selv om der er flere protoner.

Fluor, øverst til højre i tabellen, har den højeste værdi. Francium, nederst til venstre, har den laveste.

De fleste metaller ligger under 2,0, og de fleste ikke-metaller ligger over denne værdi, men det er et groft mønster, ikke en regel: nogle overgangsmetaller har højere værdier, herunder guld (2,54), platin (2,28) og rhodium (2,28).

Sådan bruges denne beregner

1. Indtast navnet på et grundstof (for eksempel "Oxygen") eller dets symbol (for eksempel "O") i inputfeltet.
2. Resultatet viser grundstoffets symbol, navn og Pauling-værdi samt en markør på en visuel skala, der går fra lav til høj.
3. Vælg "Copy" for at kopiere talværdien.

Søgningen fungerer med delvis tekst ("Oxy" finder Oxygen) og ignorerer forskelle på store og små bogstaver ("oxygen" og "OXYGEN" virker begge). Alle data er gemt på selve siden, så opslag fortsat virker uden internetforbindelse, når siden først er indlæst.

Grundstoffer uden en angivet værdi

Tyve grundstoffer i denne beregner viser "Ikke tilgængelig" i stedet for et tal. Fire af dem er ædelgasser: helium, neon, argon og radon. Ædelgasser deler sjældent elektroner, fordi deres ydre elektronskaller allerede er fyldt. Krypton og xenon, som danner et lille antal egentlige forbindelser, har angivne værdier: 3,00 og 2,60.

De øvrige seksten er tunge, menneskeskabte grundstoffer fra lawrencium (grundstof 103) til oganesson (grundstof 118). De findes kun kortvarigt i laboratorier, i mængder der er for små til at måle bindingsenergier, så der er ikke offentliggjort nogen pålidelig værdi for elektronegativitet for dem.

Flere aktinider, fra americium til nobelium, har den samme estimerede værdi, 1,30, i offentliggjorte opslagsværker. Dette er en pladsholder baseret på kemisk lighed, ikke en separat målt værdi for hvert grundstof.

Pauling-skalaens historie

Linus Pauling satte tal på elektronegativitet i en artikel fra 1932, "The nature of the chemical bond. IV. The energy of single bonds and the relative electronegativity of atoms." Hans arbejde med kemiske bindinger gav ham Nobelprisen i kemi i 1954.

Senere foreslog kemikere andre skalaer. Robert Mullikens skala bruger ioniseringsenergi og elektronaffinitet. Allred-Rochow-skalaen bruger kerneladning og atomstørrelse. Leland Allens skala bruger spektroskopiske data. Paulings oprindelige skala er stadig den, der undervises mest i og henvises mest til.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad bruges en beregner for elektronegativitet til? Den giver et hurtigt referenceopslag for et grundstofs elektronegativitetsværdi på Pauling-skalaen uden brug af et trykt periodisk system. Den bruges til lektier, laboratorierapporter og som generelt opslagsværk i kemi.

Hvordan beregnes forskellen i elektronegativitet? Slå hvert grundstofs værdi op, og træk derefter det mindste tal fra det største. For H og Cl er 3,16 − 2,20 = 0,96.

Hvilket grundstof har den højeste elektronegativitet? Fluor med 3,98 på Pauling-skalaen, den højeste værdi i denne beregners data.

Hvilket grundstof har den laveste elektronegativitet? Francium med omkring 0,70, den laveste værdi i denne beregners data.

Hvorfor har ædelgasser ikke elektronegativitetsværdier? De fleste ædelgasser (helium, neon, argon og radon) danner sjældent bindinger, så der er ikke målt nogen meningsfuld værdi for dem. Krypton og xenon er undtagelser: De danner et lille antal kendte forbindelser og har derfor angivne værdier i denne beregner.

Hvad er forskellen på elektronegativitet og elektronaffinitet? Elektronegativitet beskriver, hvor kraftigt et atom trækker i elektroner, mens det allerede er bundet til et andet atom; den har ingen enhed og er defineret i forhold til andre grundstoffer. Elektronaffinitet er den energi, der frigives eller optages, når et separat, ubundet atom optager en elektron, målt i kJ/mol. Elektronaffinitet måles direkte, mens elektronegativitet beregnes. De to er ikke den samme størrelse.

Hvor nøjagtige er disse værdier? Værdierne stammer fra almindeligt offentliggjorte tabeller over Pauling-skalaen. Forskellige opslagsværker afviger undertiden med nogle få hundrededele, hvilket afspejler forskellige målinger eller beregningsmetoder. Til undervisning og almindeligt laboratoriearbejde har denne variation sjældent betydning.

Referencer

1. OpenStax. Chemistry 2e, 7.2 Covalent Bonding. Chemistry 2e: Covalent Bonding — definition af elektronegativitet, periodiske tendenser, intervaller for bindingstyper (mindre end 0,4, 0,4 til 1,8, større end 1,8), ædelgasser, elektronegativitet i forhold til elektronaffinitet.
2. Oregon State University Special Collections. The nature of the chemical bond. IV. The energy of single bonds and the relative electronegativity of atoms (Pauling, J. Am. Chem. Soc. 54, 1932). Scanning af Paulings artikel fra 1932 — Paulings elektronegativitetsskala fra 1932 udledt af bindingsenergier.
3. Nobel Prize Outreach. The Nobel Prize in Chemistry 1954. Nobelprisen i kemi 1954 — tildelt Linus Pauling for forskning i den kemiske bindings natur.